Come si struttura un impianto fotovoltaico

Un impianto fotovoltaico presenta un insieme di moduli, o pannelli, fotovoltaici e una componente elettrica (costituita dai cavi) ed una elettronica (l’inverter): i pannelli sfruttano l’energia solare per produrre energia elettrica mediante effetto fotovoltaico.

I vantaggi di un impianto del genere sono molteplici, in quanto è possibile conseguire un importante risparmio energetico ed economico, tutelare l’ambiente, risparmiare combustibile fossile producendo energia elettrica senza emissioni di sostanze inquinanti.

Lo schema dell’impianto fotovoltaico, dal punto di vista elettrico, deve garantire il corretto allacciamento in rete ed il corretto utilizzo dell’energia prodotta dal sistema. Non tutta l’elettricità, infatti, dovrà essere immessa in rete: parte di questa potrà essere consumata nel momento stesso della produzione entrando direttamente nell’utenza di casa, senza passare dal contatore di rete. Questa parte di energia autoconsumata non verrà conteggiata dal contatore enel e quindi procurerà un risparmio economico al consumatore.

Un impianto fotovoltaico deve prevedere la misurazione di almeno tre quantità:

  • Quantità totale di energia solare prodotta dall’impianto.
  • Quantità totale di energia immessa in rete.
  • Quantità totale di energia prelevata dalla rete.

Componenti dell’impianto fotovoltaico

  • Campo fotovoltaico: Rappresenta l’insieme dei pannelli, l’elemento principale di un impianto fotovoltaico. Il numero dei moduli dipenderà dalla potenza dell’impianto. Temperatura, posizionamento ed orientamento dei pannelli determinano la potenza in uscita dal campo fotovoltaico. Esteticamente si presentano come lastre di vetro, silicio ed alluminio composte da celle fotovoltaiche capaci di catturare l’energia solare e trasformarla in energia elettrica.

Sul mercato esistono diverse tipologie di pannelli: policristallini, monocristallini, amorfi, con potenze e dimensioni variabili.

Optare per l’uno o per l’altro pannello non è una mera questione estetica, ma dipende da diversi fattori: le caratteristiche del tetto (orientamento, spazio a disposizione, inclinazione, tipologia di copertura); la zona in cui si vive (la produttività dei pannelli cambia al Nord rispetto al Centro e Sud Italia); le esigenze energetiche del nucleo familiare (numero dei componenti ed energia media consumata ogni mese) 

Prima di installare un impianto fotovoltaico bisognerà quindi analizzare tutti questi aspetti necessariamente con l’aiuto di consulenti specializzati, in modo da calcolare il numero di pannelli necessari per soddisfare il fabbisogno energetico.

È importante verificare che i pannelli abbiano una garanzia sui difetti di fabbricazione di almeno 30 anni, una garanzia sul rendimento di almeno 30 anni. e che siano costruiti con materiali resistenti agli agenti atmosferici.

Il campo fotovoltaico produce energia in corrente continua, che verrà convertita in energia alternata dall’inverter, che vedremo in seguito.

  • Sezionatore: è una misura di sicurezza che consente di scollegare il campo fotovoltaico in caso di interventi manutentivi sull’impianto, e permette di staccare l’impianto fotovoltaico quando dovessero verificarsi picchi di tensione o scariche atmosferiche
  • Inverter: come detto in precedenza, è lo strumento che trasforma la corrente continua in corrente alternata ed è il cuore dell’impianto; assicura il corretto funzionamento dei moduli ed ottimizza la potenza dell’impianto a seconda delle condizioni esterne, e gli inverter di ultima generazione sono in grado di segnalare eventuali problematiche, così da evitare cali nella produttività.
  • Batterie per l’accumulo: per sfruttare al 100% il lavoro dei pannelli, l’impianto può essere integrato da un sistema di accumulo. Le batterie permettono di immagazzinare l’energia prodotta dai pannelli che non viene immediatamente utilizzata, andando a creare una scorta di elettricità da utilizzare nel momento dell’effettivo bisogno (ad esempio di notte, quando l’impianto è fermo).

Come scegliere le batterie di accumulo

La scelta delle batterie di accumulo è un passaggio cruciale per aver garantita la massima autonomia, e le più diffuse sono di 2 tipi: Batterie al piombo: utilizzate da parecchi anni, trovano grande diffusione grazie ai costi contenuti, il limite più sostanziale è dovuto al margine di ricarica limitato al 50 – 60% dell’intera capacità, perché necessitano del mantenimento di almeno metà della loro capacità di accumulo nominale; sono inoltre molto ingombranti ed hanno una durata media che varia tra i 3 ed i 5 anni; Batterie agli ioni di litio: di tecnologia più recente, hanno efficienza e durata nel tempo maggiore rispetto a quelle a piombo; presentano inoltre una capacità di scarica maggiore, circa il 90%, che permette un ottimizzazione dell’autoconsumo ai massimi livelli; rispetto alle batterie a piombo sono meno ingombranti, hanno un costo maggiore ed una durata media circa 10/12 anni.

  • Ottimizzatori di potenza: permettono di avere fino al 10% in più di energia, soprattutto in condizioni difficili. Sono strumenti opzionali, che possono compensare le problematiche relative alla scarsa produttività dell’impianto.
  • Sistema elettronico di monitoraggio: permette di monitorare la produzione in tempo reale del Sistema Solare, consente la visualizzazione dei dati storici di consumo e produzione ed è in grado di segnalare anomalie e guasti del sistema, attivando l’assistenza tecnica.

Con questo dispositivo, sarà possibile controllare in ogni momento (anche da smartphone o tablet) l’andamento della produzione dell’impianto, sia quella istantanea che storica.

Il sistema di monitoraggio utilizza anche un sensore di temperature ed irradiamento che permette di esaminare la produzione dell’impianto in relazione alle condizioni esterne di funzionamento.

  • Il contatore di produzione: permette di misurare tutta l’energia prodotta dall’impianto.
  • Il contatore bi-direzionale: è il contatore che misura i due flussi di elettricità: tutta l’energia immessa in rete e tutta quella prelevata dalla rete. Misura “entrate” ed “uscite” di elettricità dal sistema domestico.

Nel primo caso misura l’energia prodotta che non viene istantaneamente autoconsumata, nel secondo caso misura tutta l’energia elettrica che si pagherà in bolletta.

L’energia in autoconsumo non passa quindi da questo contatore e non dovrà pertanto venir conteggiata dall’operatore elettrico in bolletta. Per questo motivo più si autoconsuma, più si risparmia in bolletta.

Calibrare un Impianto Fotovoltaico partendo dalla Bolletta

Per strutturare un impianto fotovoltaico personalizzato, procediamo con la visualizzazione di una bolletta, consideriamo i consumi in base ai quali saremo in grado di creare un impianto su misura che possa soddisfare le esigenze del cliente.

Solitamente, la bolletta da alcune indicazioni su come dimensionare in modo corretto un impianto fotovoltaico, indicando quali siano i consumi ed in quali fasce orarie avvengano.

Ulteriore elemento fornito dalla bolletta è il costo, ossia la spesa mensile che viene sostenuta per far fronte ai bisogni energetici di una specifica utenza.

Attraverso queste informazioni, si potranno compiere una serie di calcoli finalizzati alla comprensione dell’eventuale utilità del fotovoltaico, stabilendo se la sua installazione rappresenti una possibilità di risparmio o meno.

La bolletta è uno strumento rivelatore di costi e consumi elettrici, e con queste informazioni è possibile stimare le dimensioni più adatte per l’impianto fotovoltaico da scegliere, che possa quindi compensare i consumi del cliente in maniera del tutto ottimale.

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